Внутренняя энергия
Нулевое начало. Задачи для самостоятельной работы
Введение в термодинамику. Основные понятия.
ТЕРМОДИНАМИКА
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
ОБЩАЯ ФИЗИКА
План-конспект семинарских занятий
Часть 2
Красноярск 2006
УДК (ББК)
Авторы: Ольга Николаевна Бомбенко,
Ольга Ивановна Москвич
Общая физика. Молекулярная физика. Термодинамика: план-конспект семинарских занятий. Ч.2 /Краснояр. гос. ун-т; авторы: Бомбенко О.Н., Москвич О.И. – Красноярск, 2006. – 36 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Красноярского государственного университета
ÓКрасноярский
государственный
университет, 2006
Ó О.Н.Бомбенко,
О.И.Москвич, 2006
Термодинамический подход в описании макроскопических систем использует термодинамические величины, относящиеся к системе в целом – макроскопические параметры.В экспериментальных исследованиях устанавливаются связи между этими величинами, в то время как теория строится на некоторых общих положениях и с их помощью объясняет эти связи.
Уравнение, выражающее функциональную связь между макроскопическими параметрами в состоянии термодинамического равновесия, называется обобщенным уравнением состояния системы.Известными примерами уравнений такого рода являются уравнение Клапейрона-Менделеева и уравнение Ван-дер-Ваальса.
Фундамент термодинамической теории образуют четыре постулата, или принципа. В российской научной традиции их принято также называть началами термодинамики и нумеровать, начиная с нулевого. Номер однозначно кодирует содержание начала, его логическое место и функцию в системе постулатов.
Важнейшими исходными понятиями термодинамики являются внутренняя энергия системы, макроскопическая работа и теплота.
В общем случае внутренняя энергия системы U зависит от ее температуры Т и занимаемого ею объема V.
Для идеальной системы (системы без межмолекулярного взаимодействия) U зависит только от Т. Например, для идеального двухатомного газа в широком диапазоне температур молярная величина U(T)=5/2RT.
не относятся к внутренней энергии
Термодинамические величины, обладающие свойствами 1, 2, 3, называются функциями состояния или термодинамическими потенциалами.
Внутренняя энергия – функция состояния.
Макроскопическая работа: работа, совершаемая газом
Газ, находящийся в цилиндрическом сосуде с поршнем (рис.1), действует на поршень, площадь сечения которого s, с силой давления F=ps. Бесконечно малая или элементарная
|
работа, совершаемая газом при перемещении поршня на dx, равна δA=Fdx=psdx=pdV.
Положительной считается работа, совершаемая газом при расширении: dV>0, δA>0; отрицательной – совершаемая над газом внешними силами при сжатии: dV<0, δA<0.
На диаграмме – pV (рис.2) величина макроскопической работы выражается площадью под кривой, изображающей определенный процесс.
|
Работа не является термодинамическим
потенциалом.
Количество тепла (теплота)
Теплота Q – это величина, характеризующая взаимодействие систем в форме теплообмена. Теплообмен осуществляется путем передачи внутренней энергии макросистеме от внешних тел как
при непосредственном контакте с ними, так и через излучение. Теплота может как сообщаться системе, так и забираться от нее.
Теплота – это энергия в специфической форме, форме хаотического молекулярного движения.
Теплота не является функцией состояния